大功率船舶LED探照灯-光学工程专业论文.docx

致 谢 研究生刚入学的场景依稀可见仿佛还在昨日，转眼间我的研究生生活即将 结束，在这三年的学习生活中我不仅学习了知识，同时也结交一群良师益友。 这一路走来需要感谢很多人。首先要感谢金尚忠教授，有了他的指导和教育才 使得我能够顺利完成学业。金老师不仅教会我科学严谨的进行科研学习，还教 导我提高自身修养，在思想上，境界上，看待问题的角度上，都得到了提高。 从金老师身上学到的东西将受益终身。 感谢岑松原老师在我研究生学习过程中给予的帮助，在他的引领下使我对 LED 光学设计、照明设计充满兴趣。 感谢曾珊珊同学，由于读研期间身体原因，导致原先的工作计划全部打乱， 实验被推迟，在这困难和挫折的时候，曾珊珊同学作为实验助手，在实验上以 及生活上给予很大的帮助。 感谢鲁玉红同学，在实验过程中给予很大的帮助。 感谢高世芝、王聪、吴逸萍、程伊炳，从深圳的相识到以后的相知，一路 走来感谢你们的陪伴，无论生活还是学习上都给我很大的帮助和鼓励，这份情 谊将铭记于心。 感谢宋韬、汪乐、綦菲、蓝惠英、李小瑞、杨樟成等同学在生活上给予的 帮助，让我研究生生活每天都充满快乐。 感谢我的家人和朋友，一直以来你们默默的支持和殷切期盼是我最大的动 力和依靠。 石昌寿 2013 年 6 月 大功率船舶 LED 探照灯 摘要：随着世界科技水平的发展，能源问题已经成为各国发展战略问题，节能 产品因此发展迅猛。目前用于船舶有哪些信誉好的足球投注网站、探照用灯均为大功率金属卤化物灯， 功率均在 5kW 以上，占用了船舶的大量能源。LED 以其自身众多优点，必将是 未来照明的主角，本文针对这一趋势，提出和设计一款用于大功率 LED 自由曲 面透镜，它很好的满足探照灯的标准要求。本文对船用 LED 探照灯做了如下研 究： （1） 分析了影响 LED 芯片出光效率的因数，通过应用复合抛物线聚焦器 （The Compound Parabolic Concentrator，简称：CPC）理论，分析并设计了应用 于 LED 封装的 CPC 反光杯，提高了 LED 的出光效率，并且准确控制 LED 出光 角度。 （2）考虑探照灯使用的天气影响，主要是雨水以及雾会对其照射距离造成 影响，结合海洋物理、大气物理、信号灯的特性，本文通过实验分别对不同颜 色的 LED 光源进行了透雾性的对比研究。研究得出在淡水以及海水环境使用时， LED 在淡水雾中黄光透过率最好，在海水雾的情况下通过率蓝光较优。因此在 设计时方便选择白光 LED 的色温以适应使用环境。 （3）总结目前 LED 照明光学设计的方法，比较了各种方法的优劣，同时 结合国家船舶照明标准，提出采用能量守恒法进行自由曲面透镜设计，并采用 B 样条方法进行设计算法优化的方法，最后通过本文的方法设计了一款大功率 LED 探照灯的自由曲面透镜，很好的满足了设计要求，并且结构相对简单。 关键词：LED；半导体照明；自由曲面；LED 探照灯；透雾性；光学设计 分类号：O482.31 TN312.8 High-power LED Ship Searchlight Abstract：With the development of science and technology, the energy issue has become a problem of national development strategies, therefore energy-saving products develop rapidly. Now the light source of ship searchlight is high-power metal halide lamp, the power is more than 5kW，taking up a lot of energy ship. LEDs own numerous advantages, who will be the protagonist of lighting in the future. With response to this trend, in the paper, a freeform lens has been made and designed for searchlight. High-power LED is used as the source. Specific work is as follows: In the paper, it mainly research on the design of ship searchlight. It detail as follows: Analysis the factor which impacts of the optical efficienc